转向架用S355J2W钢MAG焊接接头残余应力研究

利用X射线衍射法和超声临界折射纵波法测量和分析S355J2W钢MAG焊接接头的起弧区、中心区和收弧区残余应力。结果表明:超声波法和X射线衍射法均可用于S355J2W钢MAG焊接接头的残余应力测量,在焊缝和热影响区,超声波法的应力测量值比X射线法的大30~40 MPa。各测试区残余应力分布趋势相近,在焊缝及近缝热影响区为数值较大的残余拉应力,远离焊缝中心的母材为压应力。中心区的残余应力峰值大于起弧区和收弧区。     

高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。     

焊后热处理对S30408/Q345R复合板焊接接头残余应力的影响

采用计算机模拟、X射线衍射法和盲孔法对焊后热处理前后的S30408/Q345R复合板焊接接头的残余应力分布进行了研究。数值模拟结果表明：随着焊接道次的增加，焊缝区的残余应力逐渐减小并趋于稳定，熔合线附近的残余应力逐渐增大，且高于其他位置的残余应力。结果表明：采用580℃保温2 h的热处理工艺，消除残余应力的作用有限。X射线衍射法及盲孔法所获得的焊缝残余应力值最大误差为23%;焊接接头残余应力实测值明显高于模拟值，焊缝及熔合线附近位置误差均较大，最大误差可达33%。     

轧辊表面残余应力测试方法的对比试验研究

轧辊体积大且辊面状态又不好,尤其是热轧辊的表面常有氧化膜和微裂纹,在测量时又不能损伤轧辊表面,因此,轧辊残余应力的测量较困难.为验证临界折射纵波法测轧辊表面残余应力的准确性,用超声波法、X射线法和盲孔法对同一试件进行了应力测量.对这3种测量方法所测得的结果进行比较后,评价超声波法的可靠性和有效性.试验结果显示:临界折射纵波法测试的应力值与X射线衍射法和盲孔法测试的结果具有较好的一致性.     

不同残余应力测试方法与数值模拟对比研究

文中通过对X射线衍射法、盲孔法、超声波法测试残余应力的对比,同时用3种测试结果与数值模拟值进行对比分析研究,发现X射线衍射法和超声波法测试精度较高,2种方法具有很好的互补性。数值模拟和盲孔法的纵向和横向应力分布趋势一致,拉应力区窄而尖,但大于盲孔法所测得的残余应力峰值。而数值模拟得到的横向残余应力分布曲线较X射线法得到的横向残余应力分布曲线更为平缓和均匀,残余应力峰值也小。数值模拟和3种实测的分布规律和趋势是一致的,因此,数值模拟用于实际生产中具有一定参考价值和指导意义。     

起重机箱形主梁残余应力研究

箱形起重机的主要构件——起重机主梁是以焊接为主的钢结构。主梁的质量与焊接应力和变形直接有关,尤其是前者,前人研究的比较少。起重机箱形主梁由低碳钢焊接而成,尽管低碳钢可焊性较好,有时在局部也会出现裂纹。此外,起重机在使用一段时间后会产生下塌现象,这些都与焊接残余应力有关,为此大连起重机厂与我院焊接教研室合作对箱形起重机主梁的焊接及火焰矫正残余应力进行了研究。本文提供了用X射线法和盲孔法测试的主梁某几个截面的残余应力分布规律,并对用该两种方法测得结果进行了比较。测试结果对起重机主梁的生产有一定的指导意义。通过试验结果分析认为该两种方法是用于焊接结构残余应力测试的好方法,尤其是盲孔法,它的设备轻便,便于在现场操作。X射线法测试成本低,重复性好,适于研究测试较小尺寸结构。     

大型多焊缝结构焊接残余应力计算方法研究

基于有限单元法对HG785高强度焊接钢的多焊缝结构焊接残余应力进行了数值计算,分别提取了横向和纵向焊接残余应力值,得到试样残余应力的分布规律。为验证该方法的有效性,采用X射线法对该焊接结构件进行了残余应力测试,并与数值模拟结果进行对比分析。分析结果表明,该计算方法可以较好地预测大型多焊缝结构焊接残余应力的分布,同时计算效率高,操作简单,便于工程应用。     

焊接残余应力对管线钢防腐性能的影响

借助有限元分析手段对X80管线钢对接接头的残余应力进行仿真计算,得到残余应力分布情况.采用X射线衍射法和盲孔法对预测结果进行试验验证.结果表明,周向残余应力总体变化趋势呈现先增大,稳弧后应力平稳达到峰值位置保持,在接近收弧位置,残余应力值减小;轴向残余应力总体变化趋势呈现先增大,残余应力达到峰值位置后平稳下降.残余应力仿真预测结果与两种测量方法所得结果相吻合,X射线衍射法结果高于盲孔法应力结果.通过有限元仿真技术预测应力较大位置,此技术对有效防止应力腐蚀开裂有一定的工程应用指导意义.     

屈服状态下盲孔法测量残余应力孔边应变释放系数修正

盲孔法测量残余应力计算公式是在弹性条件下推导出来的。为了测量材料屈服状态下的残余应力,必须对盲孔释放法进行修正,以消除孔边塑性变形对测量精度的影响。通过使用基于孔边形状改变比能S的A、B系数修正法,使盲孔法测量焊接残余应力的精度得到提高,并且扩大了应力值的测量范围。与其它的修正方法相比,结合有限元数值计算的基于孔边形状改变比能S的A、B系数修正法简单易行,更适合于实际的工程应用。     

TIG熔修后T形接头的焊接残余应力及消除

用红外热成像仪测量了P355NL1钢T形接头在焊接过程中的温度场分布,得到焊接过程的温度循环曲线,并且与有限元方法模拟的温度场结果吻合,验证模拟计算的准确性;使用盲孔法,测量了T形板焊接MAG焊后、TIG熔修后以及热处理后的残余应力;采用间接法利用温度场计算结果计算了T形接头试板焊接残余应力场,模拟结果与实际测量的残余应力趋势相符.结果表明,TIG熔修能一定程度的降低焊缝中心的残余应力,但增大了熔修区域的残余应力;而通过整体热处理能有效地消除熔修带来的大部分残余应力,但仍有部分残余应力存在.     

铝合金薄板焊接接头残余应力分析

铝合金型材已经被广泛用作高速列车车体材料,其结构件焊接接头的服役安全可靠性至关重要。残余应力对接头的疲劳寿命影响很大,能够准确、无损、快速对焊接结构的残余应力进行测试。分别采用小孔法及X射线衍射法进行残余应力测试,通过对比分析两种方法测量的焊接接头残余应力的分布及数值,发现小孔法测量数值稍大于X射线衍射法;射线法测得数值波动范围较小孔法大,其主要原因是测量试件表层应力。但两种方法测量结果的总体趋势一致,故采用无损的X射线衍射法测量3 mm5083-H111薄板的MIG焊接头是可行的。     

熔化焊和摩擦焊残余应力分布规律分析

为了研究熔化焊和摩擦焊焊接方法残余应力的分布规律,分别对4 mm厚的低合金高强钢采用手工电弧焊和摩擦焊进行焊接实验,焊接后采用盲孔法测量钢板的残余应力,得到了残余应力的分布曲线。再通过有限元仿真模拟出熔化焊和摩擦焊的加热和冷却过程,分析残余应力的分布规律。讨论了转速与焊接速度对残余应力分布的影响机理,进一步提高了搅拌摩擦焊接头性能、质量和可靠性。     

高温焊接对2.25Cr1Mo钢焊接残余应力的影响

对2.25Cr1Mo钢试板分别在室温下进行焊接,焊后自然冷却(正常焊接),及加热到750、850℃进行焊接并且焊接过程中始终保持高温不变,焊后自然冷却(高温焊接),采用小盲孔法测量其焊接残余应力。结果表明,高温焊接能够有效地降低焊接残余应力,并且高温焊接温度越高,焊接残余应力降低效果越好。     

工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

磨削加工后工程陶瓷零件表面会产生残余应力。X射线衍射法是用来测量磨削加工后工程陶瓷中残余应力的可靠测量手段。传统的X射线衍射法称之为sin^2ψ法，通常只能测量工件表层的残余应力；本文介绍了一种残余应力测量新方法，该方法联合使用sin^2ψ法和掠入射X射线衍射法从而得到残余应力在试件中的深度分布。如果考虑X射线的折射，在一系列掠射角下采集到的X射线衍射花样的有效穿透深度和衍射角必须进行折射校正。最后，用这种方法得到的残余应力值是X射线照射的所有层的平均值。     

强织构铝合金残余应力检测技术研究

在铝合金轧板的残余应力研究中,由于其强烈的轧制织构,无法使用常规的X射线sin2 ψ法进行残余应力分析。以2A97铝锂合金轧制板材为研究对象,使用X射线衍射法测量材料的取向分布函数,结合Ruess、Voigt、Neerfeld-Hill模型,从理论上计算不同假设条件下材料的宏观弹性常数,得到材料表面的宏观残余应力。实验结合盲孔法进行对比验证,结果表明Neerfeld-Hill模型的残余应力分析结果与盲孔法所测结果相互吻合,建立织构材料的宏观残余应力分析方法。     

3003铝合金X射线法表面残余应力的检测

采用X射线衍射法测量铝合金3003基体材料表面残余应力中用到的衍射角.试验中,将等强度梁加载后表面产生的应力假设为“表面残余应力”,用传统电测法和X射线法分别测量加载后铝合金3003等强度梁的应力值.以电测值为参照,考察X射线法在衍射角为142°和156°时的应力测量值,并对其进行对比分析.试验表明,衍射角为142°时的测量结果存在非测量不当引起的测量非线性点.因此,X射线测铝合金3003宏观表面残余应力的最佳衍射角为156°.     

组对间隙对油气管道对接接头残余应力的影响

借助有限元分析对不同组对间隙管线钢X80对接接头焊接进行模拟,得到了残余应力分布情况。采用X射线衍射法,对周向和轴向应力进行测量。结果表明,不同组对间隙得到的周向和轴向残余应力结果变化趋势一致;周向残余应力总体变化趋势呈先减小后增大,达到峰值后,应力值稳定波动小,在接近熄弧位置,残余应力值逐渐减小,降为0后逐渐增大;轴向残余应力总体变化趋势呈先减小后增大,达到峰值后下降到趋近于0;X射线衍射法测量残余应力结果与仿真结果相对吻合较好,周向残余应力测量结果与仿真结果相对误差控制在8.29%以内;轴向残余应力测量结果与仿真结果相对误差控制在9.51%以内;X射线衍射法测量结果大于仿真预测残余应力结果。不同组对间隙的应力峰值不同,组对间隙为3 mm时得到应力结果偏小,对工程接头设计工艺有指导意义。     

超声波法评定7B05铝合金激光-MIG复合焊接头振动时效应力消除效果

超声临界折射纵波应力测量法具有测量速度快捷、对材料无损的优点。利用拉伸法标定了7B05铝合金的超声波应力系数K,比较了超声波法和盲孔法的应力测试结果,同时还利用超声波法测量了7B05铝合金激光-MIG复合焊接头振动时效前后的残余应力。结果表明:7B05铝合金的应力系数K=5.21 MPa/ns,超声波法和盲孔法所测的残余应力分布趋势一致,但残余应力峰值大小有差异;振动时效处理可以有效消除铝合金焊接接头的残余应力,而超声波法可以方便、快捷地用于铝合金焊接接头残余应力消除效果评定。     

管线钢焊趾优化工艺对焊接残余应力的影响

借助有限元模拟X60管线钢对接接头3种不同焊趾优化工艺设计焊接过程,得到了周向和轴向残余应力分布。采用盲孔法残余应力分析仪,验证仿真结果的准确性。结果表明,周向和轴向残余应力总体变化趋势与典型接头的应力变化趋势一致。常规焊趾工艺设计得到的周向和轴向残余应力梯度和平均应力值均最大,圆滑过渡焊趾设计得到周向和轴向残余应力梯度和平均应力值均最小。常规焊趾工艺设计达到应力峰值的距离比其他2种焊趾优化设计更接近引弧位置和焊缝中截面。圆滑过渡焊趾设计周向和轴向残余应力仿真结果与盲孔法测量结果吻合度好,最大误差控制在9.37%。圆滑过渡焊趾设计对预防应力腐蚀开裂有指导意义。     

多重热循环和约束条件对P92钢焊接残余应力的影响

系统地研究了在经受多重热循环的作用下,P92钢板中焊接残余应力的演化过程与形成机理。基于SYSWELD有限元软件,开发了计及"热-冶金-力学"耦合的计算方法,数值模拟了Satoh试验和2道重熔平板接头的应力场。在数值模拟中,详细考虑了固态相变引起的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对残余应力形成过程的影响。同时,采用了盲孔(HD)法和X射线衍射(XRD)法测量了P92钢两道非熔化极气体保护焊(TIG)重熔的平板接头残余应力分布。计算结果和实验结果表明2者吻合较好,验证了所采用的计算方法的有效性和准确性。模拟结果表明,P92钢两道重熔平板接头的纵向残余应力呈现出清晰的拉-压相间分布形态。每道焊缝及其热影响区(HAZ)的纵向残余应力为压应力,HAZ外侧附近产生了较大的纵向拉应力。此外,还采用数值模拟方法探究了横向拘束对焊接残余应力的影响,数值模拟结果表明,横向约束可以明显降低横向残余应力,特别是焊缝端部的应力峰值。